铸造手册-造型材料

第三篇 造 型 材 料 易 铸 网 w w w . e a s y f o u n d r y . c o m 第一章 铸造用原砂、黏结材料及辅助材料 第一节 原 砂 自然界中砂和土都是岩石的风化物，它们常常是混杂在一起的，其中还包含其它 一些杂质。在铸造上将颗粒直径小于等于 !!!"的称为泥分，大于 !!!"的称为砂。 在砂和土的混合物中，泥量的质量分数大于 #$%的称为泥，否则为砂。铸造用砂通常 分为二类。 一、硅砂 理论上是指矿相为石英的 &’(! 颗粒，由粒径 $)$#* + *)*#""的石英颗粒组成。 就其矿床在自然界的形成而言，铸造用硅砂可分三种。 （一）沉积砂 沉积砂是天然颗粒状砂子，也称天然砂，主要由岩石变质风化而成。由于沉积的 作用不同，又可分为风力沉积砂、冰川沉积砂、流水沉积砂和海洋沉积砂等多种矿源。 由于风化过程运动的距离长、时间长（一般经过几亿年以上），砂粒所具有的尖角和棱 边已被磨圆。因此，就颗粒形貌而言，天然砂品位较好。 （二）砂岩砂 砂岩砂不是天然的颗粒，是由破碎的硅砂岩制得的砂。由于硅砂是由沉积的硅 砂颗粒经压固、胶结而成的岩石。因此，经破碎而成的砂岩粒多为多角形。 （三）人造硅砂 人造硅砂是将硅砂岩破碎、筛分而得到的砂，硅砂岩坚硬，破碎相当困难，因而制 得的砂有尖锐的角和棱边，颗粒形貌较差。 ·,-.· 第一章 铸造用原砂、黏结材料及辅助材料 易 铸 网 w w w . e a s y f o u n d r y . c o m 二、非硅质砂 硅砂以外的一些砂统称非硅质砂，亦称特种砂，作为铸造用原砂的非硅质砂，主 要有锆砂、铬铁矿砂、橄榄石砂、刚玉砂等。 （一）锆砂 锆砂亦称锆英砂，主要由硅酸锆组成，作为造型材料的骨料锆英钞有许多优点， 如：粒形好，热稳定性极好，热导率高等。 （二）铬铁矿砂 属于铬尖晶石类，由铬铁矿破碎而得到，作为造型材料的骨料，具有与锆英砂相 似的主要优点，且价格较锆英砂便宜。 对于其它特种砂由于资源较少价格较高，用途较为特殊。就不作具体介绍。 三、原砂的粒度和粒度分布 原砂是许多不同形状、不同尺寸的颗粒集合体。严格地说，我们不可能在亿万颗 砂粒中找出两颗完全相同的砂粒。描述原砂的粒度和粒度分布，是就集合体的共性 而言的，是模糊的概念。尽管组成集合体的个体千变万化，而集合体的共性特征却可 以保持不变。 原砂的粒度是集合体颗粒尺寸的概略平均值，用筛分的 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 评定。粒度分布则 是筛分时所见的砂粒分布于各筛上的情形。 （一）铸造砂用的标准筛 既然筛分方法是评定粒度和粒度分布的基础，筛子当然是至关重要的，铸造工程 师不能不对其有所了解。 筛分是最简单而且应用最广的评定颗粒尺寸的方法，为适应不同的条件，国际标 准化组织和一些工业国都以标准的形式 规定 关于下班后关闭电源的规定党章中关于入党时间的规定公务员考核规定下载规定办法文件下载宁波关于闷顶的规定 了一套涵容甚广的标准筛。就筛孔开口 尺寸来讲，细的可到 !!"，粗的可到 #$!""。就制造方法来讲，有广泛采用的编丝筛 （含金属丝和纤维丝），有适用于粗筛的金属板冲孔筛，还有电成形的微孔筛。各国规 定的铸造用试验筛，都是根据铸造用砂的特点和要求自标准筛系列中选取一些筛号 组配而成的。实际上只适用于铸造砂的筛分，不适于其他用途。 #% 我国的标准试验筛 建国以来，我国先后实施过 &套标准试验筛，变动频繁，不少工厂来不及更换，在 交流方面，不免有些不便。 #’()年以前，直接采用原苏联标准"*+, $#-’—#’!$规定的标准试验筛。 #’()年颁布实施机械工业标准 ./ &)!—#’()“造型用砂”，其中规定了一套标准 试验筛，这套试验筛的筛号与"*+, $#-’—#’!$规定的相同，网孔尺寸则稍有差别。 #’0-年颁布实施机械工业标准 ./ $&--—#’0-“铸造用标准筛”，筛号和网孔尺寸 ·$(0· 第三篇 造型材料 易 铸 网 w w w . e a s y f o u n d r y . c o m 都与 !" #$%—&’($有较大的差别。 &’))年发布了中华人民共和国专业标准 *"! $&++#—&’))“铸造用试验筛”&’’’ 年改为 !",- ’&%(—&’’’。这套试验筛的筛网是从 ." (++#—&’)%“试验筛用金属丝编 织方孔网”规定的系列中选取的。由于 ." (++#参照采用了 /01 $$&+,&—&’)2中有关 部分，可主为这套试验筛属于国际标准系列。应该说明的是：这套试验筛的各筛号， 均不属于 /01标准的主要尺寸系列，全部都是取自 /01的补充尺寸系列。所以，这套 试验筛虽属于国际标准系列，但又不同于 /01规定的铸造试验筛。但是，这套试验筛 选取的筛号数量和各筛的网孔尺寸，均与美国铸造师学会（340）选用的标准筛完全相 同（见表 $ 5 & 5 &和表 $ 5 & 5 2）。 现将上述 #套标准试验筛的筛号和各筛的网孔尺寸一并列于表 $ 5 & 5 &，供对比 参考。 表 $ 5 & 5 & 我国曾用过的和现行的标准试验筛 !16- 2&)’—&’%2 !" #$%—&’($ !" 2#))—&’7) !",- ’&%(—&’’’（*" !$& ++#—&’))） 筛 号 网孔尺寸 ,88 筛 号 网孔尺寸 ,88 筛 号 网孔尺寸 ,88 网丝公称直径 ,88 筛 号 网孔尺寸 ,88 网丝公称直径 ,88 ( $9$ ( $9$( ( $92+ +9)++ ( $9$%+ &92%+ &2 &97 &2 &9() &2 &9(+ +9#%+ &2 &97++ +9)++ 2+ +9)% 2+ +9)# 2# +9)+ +9$++ 2+ +9)%+ +9%++ $+ +9( $+ +9%’ 2) +9($ +92%+ $+ +9(++ +9#++ #+ +9#2 #+ +9#2 #% +9#+ +9&%+ #+ +9#2% +92)+ %+ +9$+ %+ +92’7 %% +9$&% +9&#+ %+ +9$++ +92++ 7+ +92& 7+ +92& 7% +92++ +9&$+ 7+ +92&2 +9&#+ &++ +9&% &++ +9&#’ &++ +9&%# +9&++ &++ +9&%+ +9&++ &#+ +9&+% &#+ +9&+% &%+ +9&++ +9+72 &#+ +9&+( +9+7& 2++ +9+7% 2++ +9+7% 2++ +9+7& +9+%% 2++ +9+7% +9+%+ 27+ +9+%$ 27+ +9+% 2(+ +9+%( +9+#+ 27+ +9+%$ +9+$( 注：!16- 2&)’—&’%2、!" #$%—&’($和 !" 2#))—&’7)筛系中的筛号也就是通常所说的目数。 由对比可知以下几点： （&）!" #$%—&’($筛系和!16- 2&)’—&’%2筛系相比，除粗筛部分差别略大以外， 其余各筛差别甚小。 （2）现行的 *"! $&++#—&’))筛系和!16- 2&)’—&’%2筛系相比，除首筛差别略大 外，其余各筛差别很小，实际上可认为两个筛系是相同的。 ·$(7· 第一章 铸造用原砂、黏结材料及辅助材料 易 铸 网 w w w . e a s y f o u n d r y . c o m （!）考虑到铸造用砂筛分时，最粗的两筛几乎从不涉及。在执行现行标准 "#$ !%&&’—%())的情况下，以前保存的!*+, -%)(—%(.-筛系和 $# ’!.—%(/!筛系仍属 可用。 （’）$# -’))—%(0)筛系应予废止，不可使用。 （.）"#$ !%&&’—%())筛系中，自 1#1&!号筛以下，相邻筛的网孔尺寸都是按 !%2 - 乘数递减的。间隔 3筛的两筛，粗筛的网孔尺寸为细筛的二倍。1#1&%和 1#1&-两筛 之间取消了一个 )目的筛号，1#1&-和 1#1&!之间取消了一个 %/目的筛号，故 1#1&- 筛的网孔尺寸接近 1#1&%筛的 %2-，1#1&!筛的网孔尺寸为 1#1&-筛的 %2-。如这套筛 系中加入 )目和 %/目的两个筛号，则全部都是按 !%2 -乘数递减的。 这一特性非常重要。 -4 51*及一些工业国的铸造砂标准筛 当前国际交往日益频繁，为便于交流，在表 ! 3 % 3 -中列出 51*（国际标准化组 织）及一些工业国的铸造砂标准筛。 51*标准筛和美国的标准筛，虽相关筛号的网孔尺寸不尽相同，但却有一共同的 规律，即：筛系中各筛的网孔尺寸自粗到细以 !%2 -的乘数递减。原苏联的标准筛，除 不常用的三个粗筛外，也遵循这一规律。只有英国标准筛略有出入。德国标准筛比 51*标准筛少两个最粗筛号和一个最细筛号，而相关筛的网孔尺寸则与 51*标准筛完 全相同。 表 ! 3 % 3 - 51*和一些工业国的铸造砂标准筛 51*铸造用标准筛 （51* ./.主系列 6-&2!） 美国铸造师学会 选定的 71,8标准筛 原苏联标准筛 英国标准筛 德国标准筛 筛 号 网孔尺寸 299 目数 网孔尺寸 299 筛 号 网孔尺寸 299 目数" 网孔尺寸 299 序 号 网孔尺寸 299 — — / !4!. -4. -4.& — — — — -4&& -4&& )# -4!/ — — — — — — %4’& %4’& %- %40& %4/ %4/& %& %4/0/ % %4’& %4&& %4&& %/# %4%) % %4&& %/ %4&&! - %4&& 0%& &40%& -& &4).& — — -- &4/(( ! &40%& .&& &4.&& !& &4/&& &/! &4/!& !& &4.&& ’ &4.&& !.. &4!.. ’& &4’-. &’ &4’&& ’’ &4!.! . &4!.. -.& &4-.& .& &4!&& &!%. &4!%. /& &4-.% / &4-.& %)& &4%)& 0& &4-%- &- &4-&& 0- &4-%% 0 &4%)& ·’/0· 第三篇 造型材料 易 铸 网 w w w . e a s y f o u n d r y . c o m !"#铸造用标准筛 （!"# $%$主系列 &’()*） 美国铸造师学会 选定的 +",-标准筛 原苏联标准筛 英国标准筛 德国标准筛 .’$ (/.’$ .(( (/.$( (.% (/.%( .(( (/.$’ 0 (/.’$ 1( (/(1( .2( (/.(% (. (/.(( .$( (/.(2 1 (/(1( %* (/(%* ’(( (/(3$ ((%* (/(%* ’(( (/(3% .( (/(%* 2$ (/(2$ ’3( (/($* (($ (/($( *(( (/($* — — 注：!此二筛号一般不用于铸造砂试验。 "美国和英国，以筛钢的目数为筛号。所谓目数，是平行于网丝的方向每 ’$/244长度上量得的筛孔数量， 这一参数在全世界有广泛的影响，计算砂粒细度时，是重要的数据。 （二）粒度和粒度分布的表示方法 原砂经筛分后，可用不同的方法表示其粒度和粒度分布。 ./ 用目数表示 在 56), 122’—.110“铸造用硅砂”颁布实施以前，我国一直沿用原苏联早期用目 数表示粒度的方法。虽然现行标准 56), 122’—.110规定用粒度集中的相邻 2筛的 首、尾筛号和平均细度值表示粒度，但用目数表示的习惯仍一时难改，影响甚广，此处 仍加以说明。 经筛分后，以相邻三筛残留量之和为最大值的三筛为主要粒度组成部分，再以主 要粒度组成部分的最粗筛和最细筛的目数表示粒度。如：主要粒度组成部分为 $(、 3(、.((三个筛号的砂，即以 $().((表示其粒度。粒度的代号见表 * 7 . 7 *。 表 * 7 . 7 * 硅砂的粒度分组 分组代号 主要组成部分三筛的网孔尺寸 )44 用筛号表示代号 0$ ./3(，(/0$(，(/%(( .’)*( %( (/0$(，(/%((，(/2’$ ’()2( 2’ (/%((，(/2’$，(/*(( *()$( *( (/2’$，(/*((，(/*.’ 2()3( ’. (/*((，(/’.’，(/.$( $().(( .$ (/’.’，(/.$(，(/.(% 3().2( .( (/.$(，(/.(%，(/(3$ .(()’(( (3 (/.(%，(/(3$，(/($* .2()’3( ($ (/(3$，(/($*，（底盘） — ·$%3· 第一章 铸造用原砂、黏结材料及辅助材料 易 铸 网 w w w . e a s y f o u n d r y . c o m !" 用砂粒尺寸的概略平均值表示 #$%、德国、原苏联（&’()年以后）和一些欧洲国家采用类似的方法，以砂粒尺寸的 概略平均值表示粒度。如 * +,**，* +!&!，* +&(*等。 这种表示方法的缺点是粒度分布情况不得而知。 ," 以砂子比表面积的相关值表示 美国铸造师学会（-.$）规定的 -.$细度，世界各国采用者甚多，美国、英国和日本 基本上都用 -.$细度来表示砂的粒度。原苏联虽有自己的标准，在许多情况下也采 用 -.$细度。 -.$细度的数值大致与砂子的比表而积（即单位质（重）量砂子的表面面积）成正 比，但不能反映粒度分布情况。 （&）-.$细度的计算。称取砂样 (*/左右，用冲洗法除去泥分，烘干后进行筛分， 筛分后称取残留在每一筛上的砂粒质（重）量。 将每一筛上残留砂的质（重）量，分别乘以与该筛相对应的乘数。最后，将上述乘 积的总和除以各筛上残留砂粒量的和，即得到 -.$细度。 例如，称取某种砂样 (*/，除去泥分并筛分后，将结果列于表 , 0 & 0 1，并按表中分 别就每一筛号规定的乘数，求出乘积。各筛上残留砂量的总和为 1’",/，乘积的总和 为 ,*1!。 -.$细度 2 ,*1!1’", 2 )&"3 表 , 0 & 0 1 计算 -.$细度的乘数及示例 美国标准筛 （目数） 我国现行试验筛 相应的筛号 各筛上残留 砂量的乘数 各筛上残留砂量 4/ 乘 积 ) ) , — — &! &! ( — — !* !* &* — — ,* ,* !* — — 1* 1* ,* *"( &( (* (* 1* &&"! 115 3* 3* (* !*"1 &*!* &** &** 3* &&"3 5&’ &1* &1* &** ,"( ,(* !** !** &1* &"* &1* !3* !3* !** *"( &** ·))3· 第三篇 造型材料 易 铸 网 w w w . e a s y f o u n d r y . c o m 美国标准筛 （目数） 我国现行试验筛 相应的筛号 各筛上残留 砂量的乘数 各筛上残留砂量 !" 乘 积 底盘 底盘 #$$ $%& ’&$ 总计 ()%# #$(* （*）对 +,-细度的分析。先推算残留在某一筛号上砂粒的比表面积，见表 # . ’ . &。 表 # . ’ . & 某一筛号上砂粒的比表面积 假定条件 算 式 ’% 砂粒是球体 ’% 每一砂粒的体积 ! /!" # 0 *% 残留在某一筛号上的砂粒的平均直径为 "（12） *% 每一砂粒的质（重）量 "/ *%0&! / *%0&!"# 0 #% 残留在某一筛号上的砂粒的质（重）量为 #（"） #% 该筛号上残留砂的个数 $ / #!!/ 0# *%0&!"# (% 硅砂的密度为 *%0&（"!12#） (% 每一砂粒的表面积 % /!"* &% 该筛号上砂粒的总面积!% / $% 0% 该筛上砂粒比表面积!%# / 0 *%0&· ’ " 可见，砂粒的比表面积和其平均直径成反比。 计算 +,-细度所用的乘数，除特别粗的筛号和底盘外，都是前一筛的目数。目数 是筛网每英寸长度上的筛孔数，如不考虑网丝直径，则其值与网孔尺寸成反比。前一 筛的目数，正好与砂粒最粗通过筛的网孔尺寸成反比。所以，求 +,-细度虽不是砂粒 比表面积，但大致上与比表面积成正比。 现在，我们进一步考虑网丝直径的影响。按实际的网孔尺寸计算理想球体的比 表面积，再求出此值与 +,-细度乘数之比。如此比值的波动不大，则可认为乘数与比 表面积有对应关系。计算结果见表 # . ’ . 0。 从表 # . ’ . 0所列的比表面积与 +,-细度乘数的比值，得知其总标准偏差仅为 ’’%03。我们所研究的对象是偏离均匀颗粒很远的砂粒，这样的偏差可以不计。因 此，即使考虑网丝直径，也可以认为 +,-细度的乘数大致和砂粒的比表面积成正比。 残留在每一筛上的砂粒质（重）量乘以乘数，其乘积可以反映该筛号上残留砂的总表 面积。 ·404· 第一章 铸造用原砂、黏结材料及辅助材料 易 铸 网 w w w . e a s y f o u n d r y . c o m 表 ! " # " $ 过筛的理论球体的比表面积与 %&’细度乘数的关系 砂粒通过筛和停留筛的目数 相关筛的网孔尺寸 ()) 通过筛 停留筛 通过筛 停留筛 过筛的理论球体 直径 ! (*) 比表面积(（*)+） $ +,$-! 求 %&’ 细度的 乘数 理论比表 面积与 %&’细度 乘数之比 $ （$,.）! !,!- /,-/+ 0,-# ! #,- $ #+ !,!- #,./ /,+-! 1,20 $ #,.1 #+ +/ #,./ /,1-/ /,#+1 #.,$ #/ #,.$ +/ !/ /,1-/ /,$// /,/.! !#,/ +/ #,-- !/ 0/ /,$// /,0+- /,/-# 00,! !/ #,0. 0/ -/ /,0+- /,!// /,/!$ $+,1 0/ #,-. -/ ./ /,!// /,+#+ /,/+$ 1.,# -/ #,.0 ./ #// /,+#+ /,#-/ /,/#1 #+$ ./ #,1/ #// #0/ /,#-/ /,#/$ /,/#! #.0 #// #,.0 #0/ +// /,#/$ /,/.- /,//2 +-# #0/ #,.2 +// +./ /,/.- /,/-! /,//$0 !-0 +// #,.. +./ /,/-! （/,/!.）" /,//0- -/! !// #,$. 注：!由 !,!- 3#,./ 4 +，推出 $,.，供计算平均直径用。 "由 !/,/.- 3/,/-! 4 +推出 !/,/-! 5 + 4 /,/!.，供计算平均直径用。 有人主张用理论球体的比表面积 $+,$-!作为乘数，以为算出的是砂粒的实际表面 积。由于此值繁琐，使用不便，而且砂粒与理想球体差别很大，即使算出，也与砂粒的 实际表面积相距甚远。%&’ 细度国际上采用者甚广，其乘数为大家所熟悉，容易记 忆，使用方便。 0,67(8 200+—#221规定的表示方法 67(8 200+—#221规定同时用筛号数（目数）和平均细度值来表示硅砂的粒度，硅 砂的牌号表示如下： 同时规定铸造用硅砂的主要粒度组成部分三筛不小于 .-9，四筛不小于 1-9。 ·1$.· 第三篇 造型材料 易 铸 网 w w w . e a s y f o u n d r y . c o m 用主要粒度组成四筛的首筛号和尾筛号表示粒度。 由于我国现行的砂试验筛与美国 !"#的标准筛完全相同，计算平均细度值的“细 度因数”与 !"#计算细度的乘数也完全一致，平均细度值的计算方法也与 !"#细度计 算方法相同，所以“平均细度值”可按前面 $计算。平均细度值也与 !"#细度相同。 四、原砂的颗粒形状 颗粒形状也是铸造原砂的重要特性之一，对型砂的性能有不可忽视的影响。 （一）颗粒形状的影响 （%）采用圆形砂配制树脂砂，如其他条件相同，型砂的抗拉强度比用多角形砂者 可能提高一倍或更多一些。但是，两者的抗压强度却大致相同，用多角形砂者可能还 会稍高一些。 （&）用圆形砂配制的树脂砂，流动性比用多角形砂者好得多。在相同的紧实作用 下，用前者制成的试样或铸型，比用后者制成的尺寸相同的试样或铸型重 %’( ) %*(，也就是说，铸型的密度将提高 %’( ) %*(。 （$）造成上述抗拉强度差别的主要原因是用圆形砂者试样的密度高、粘结桥数量 多，而不是砂粒比表面积的改变。 （+）用多角形砂配制的树脂砂，虽试样的密度低得多，但抗压强度并不低，其原因 是多角形砂有镶嵌作用。 （’）一般说来，圆形砂较适于配制树脂砂，但也不能搞得太绝对，在没有品位适当 的圆形砂可供选用，或价格不能接受的情况下，多角形砂也是可用的，如 工艺 钢结构制作工艺流程车尿素生产工艺流程自动玻璃钢生产工艺2工艺纪律检查制度q345焊接工艺规程 措施 《全国民用建筑工程设计技术措施》规划•建筑•景观全国民用建筑工程设计技术措施》规划•建筑•景观软件质量保证措施下载工地伤害及预防措施下载关于贯彻落实的具体措施 得 当，效果也会令人满意。 （,）无论对于树脂砂、水玻璃砂或粘土粘结砂，用圆形砂作原砂时，型砂的脱模性 能比用多角形砂者好得多。对于有深砂台、脱模困难的铸型，应采用圆形砂，或在局 部填加用圆形砂配制的型砂。 （二）颗粒形状的表示方法 铸造行业中广泛采用各种化学粘结剂以来，原砂颗粒形状的影响日益为人们所 重视。因此，如何评定砂粒的形状及其表示方法，也就成了大家所关注的问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 。 % -描述法 ./ +$’—%0,$将铸造用铸砂区分为圆形砂、多角形砂和尖角形砂，代表的符号分 别为!、"和#，并附有供评定用的参照照片。当原砂含有不同形状的颗粒时，同时 标注两种形状，如圆形—多角形（!—"）、多角形———圆形（"—!）、多角形—尖角 形（"—#）和尖角形———多角形（#—"）。 美国铸造师学会规定的颗粒形状分级标准大致上与 ./ +$’—%0,$规定的相同， 用多角形、次多角形、圆形和复合形等术语描述颗粒的形状。 此种方法简便易行，概括性较好。 ·0,*· 第一章 铸造用原砂、黏结材料及辅助材料 易 铸 网 w w w . e a s y f o u n d r y . c o m ! "角形系数法 由于人们希望用具有数值概念的参数来描述并评定砂粒的形状，于是出现了一 些试图以测定或计算砂粒比表面积为基础的方法。其中，角形系数法在我国有过较 大的影响。 角形系数的定义是：砂粒的实际比表面积与理论比表面积之比。 实际比表面积用透气性法测定，所依据的是 #"$"$%&’%(于 )*+,年提出的经验公 式，测得的误差很大，最多只能是二位有效数字。 对于用筛分法分级的铸造用砂，这种理论比表面积本身就引入了很大的误差，以 其作为计算角形系数的基准可导致 - !./ 0 )1/ 的误差。 因此，角形系数法离实用阶段还有很大的距离。 + "2345 *66!—)**,规定 2345 *66!—)**,规定，铸造用硅砂的颗粒形状根据角形因数分级，见表 + 0 ) 0 7。 表 + 0 ) 0 7 铸造用硅砂按角形系数分类 形 状 分级代号 角形因数 圆形 ! ")8)1 椭圆形 !—# ")8+. 钝角形 # ")861 方角形 #—$ ")89+ 尖角形 $ : )89+ 23 ; 5 *66!—)**,规定颗粒形状不作为验收依据，并将角形因数测定方法列于附 录中。标准将颗粒形貌分为 1类，实际上已考虑到测定方法不可能使测定值有 +位 有效数字。这 1级与 <3 6+1—)*9+中有关规定的对应关系，见表 + 0 + 0 ,。 表 + 0 ) 0 , 颗粒形貌分类代号与 <3 6+1 形状符号的对应关系 2345 *66!—)**, 的角形因数 ")8)1 ")8+. ")861 ")89+ : )89+ <3 6+1—)*9+ 的符号 ! !—# #—! # !—$ $—# $ ·.77· 第三篇 造型材料 易 铸 网 w w w . e a s y f o u n d r y . c o m 五、原砂的含泥量和砂粒的表面性状 （一）含泥量 !"“泥”的定义 铸造用砂中，“泥”的定义是：尺寸等于或小于 #$!%并能用常规搅拌或冲洗方法 分离的颗粒。 （!）颗粒尺寸等于或小于 #$!%，意味着只有颗粒尺寸的限制而无化学成分的限 制。不管其为何种物质，只要尺寸小于 #$!%，即认为属于泥分。 （#）“能用常规搅拌或冲洗方法分离”也是重要的界定。因为原砂表面上有不少 微观污染物，虽然尺寸小于 #$!%，但用常规试验方法不能分离。而且规定的试验方 法只能分离密度等于或小于 #"&’()*%+ 时，尺寸在 #$!%的颗粒，一些密度大于 #"&’() *%+，而尺寸接近 #$!%的颗粒，如磁铁矿、锆英砂、金红石等，也不能分离。如不能这 样的界定，则泥分应包括所有 #$!%以下的颗粒，而目前又不可能有能完全分离这种 细粒的方法，使得泥分实际上无法测定。 #" 含泥量的影响 对于不太讲究的粘土粘结砂，原砂中含泥量的影响不特别明显，所以，过去这一 因素常常未得到应有的重视。 树脂粘结砂所用的原砂，含砂量是非常重要的品质（质量）指标。同一产地的原 砂，含泥量不同（经漂洗和未经漂洗的），配成的树脂砂的抗拉强度可相差数倍之多， 见表 + , ! , -。 表 + , ! , - 原砂的含泥量对甲阶酚醛树脂自硬砂强度的影响 通辽木里图原砂 状 态 含泥量质量分数（.） 甲阶酚醛树脂加入量 （质量分数）（.） 树脂自硬砂的抗拉强度)/01 数 据 平均值 购买状态 !"’ !"’ $"#$，$"#&，$"#2 $"#2 经漂洗 $"# !"’ !"32，!"43，!"’$ !"4$ 现今，由于对铸件品质（质量）的要求不断提高，各种高速、高压造型设备的使用 不断扩大，对原砂的品质（质量）及其一致性也有更高的要求，即使是粘土粘结砂，也 应严格控制原砂的含泥量。 （二）原砂的表面特征和微观污染 对于粘结剂加入量很低的树脂砂，砂粒表面的特征和微观污染也是十分重要的 因素。 用目视方法或用低倍放大镜观察圆形砂时，得到的印象是表面非常光滑。但是， 即使是很好的圆形砂，用扫描电子显微镜在高放大倍率下观察时，也可见表面上布满 ·!44· 第一章 铸造用原砂、黏结材料及辅助材料 易 铸 网 w w w . e a s y f o u n d r y . c o m 裂隙、脉纹和凹坑，与平常见到的卵石极为相似，根本不是光滑的。多角形砂和砂岩 砂，情况还更为严重。 天然硅砂，在扫描电子显微镜下观察，表面上都有附着很牢的污染膜，在上述裂 隙、脉纹和凹坑中，污染物就更多了。污染物主要是粘土类矿物或铁的氧化物。 水洗只能除去少量较粗的污染物。擦洗效果好一些，表面的污染膜也只能清除 一部分，凹陷中的污染物基本上不能脱除。田此，就不难理解有人要加酸擦洗了。 将原砂置于树脂砂再生设备中处理，使颗粒相互摩擦，脱除污染的效果较好，但 表面污染膜也不能完全消除，凹陷处残留的污染物就更多一些。 到目前为止，不论用任何方法处理，都不能完全清除砂粒表面上的微观污染，它 对型砂粘结性能的影响是值得重视的。 此朴污染以两种方式影响型砂的粘结： （!）削弱粘结剂对砂粒表面的附着，从而降低型砂的强度； （"）与型砂中某些加入剂作用（如与树脂自硬砂的酸性硬化剂作用），从而影响型 砂的强度。 六、原砂的 #$值和需酸量 原砂的化学性质，对树脂砂的硬化有不可忽视的影响。含碱性物质的原砂，将延 缓酸硬化树脂砂的硬化，甚至会使共不能硬化。对于胺硬化的树脂砂，原砂中如含有 碱性物质，将会使其硬化进程加速。在这两种情况下，都会影响型砂的品质（质量）。 对于以化学方式硬化的水玻璃砂，原砂中含有的碱性物质理论上对其硬化也有 影响，但由于水玻璃的用量比树脂砂中的树脂多很多，而且水玻璃又是强碱性物质， 其影响也就微不足道了。 （一）原砂的 #$值 原砂的 #$值，只能在加水搅拌以后才能测得数据，所以是其中含有的能溶于水 的碱性或酸性物质的表征，并不能个而地反映原砂的碱性。 测定方法：取待试原砂 " %&’，置 "&()*的烧杯中加蒸馏水 !(()+，在磁力搅拌器上 用包有聚四氟乙烯的搅棒，同时用酸度计测定悬浮液的 #$值，每 ,(-读取读数一次， 直到读数恒定，此值即原砂的 #$值。 （二）原砂的需酸量 原砂中含有不溶于水的碱性物质和能与酸作用的碳酸盐时，这些物质不能反映 于 #$值的数值，但却能与树脂自硬砂的酸性硬化剂发生反应，从而影响树脂砂的硬 化性能和终强度。 需酸量是原砂中含有的与酸反应的物质的表征，它表明用酸硬化剂时原砂本身 所需的酸量，与 #$值是完全不同的概念。很可能见到这样一样情况：原砂的 #$值小 于 .，呈酸性，但其需酸量却相当高。 ·"..· 第三篇 造型材料 易 铸 网 w w w . e a s y f o u n d r y . c o m 测定方法：称取待试原砂 !"#，置 $!"%&的烧杯中，加蒸馏水 !"%&，置磁力搅拌器 上搅拌。再向烧杯中加入 " ’(%)*的盐酸溶液 !"%&，搅拌 !%+,，然后放入测 -.值的电 极，用 " ’(%)*的 /01.溶液回滴定，在 -.值为 2 ’"，3 ’ "，! ’ "或其他预定值时，读取回 滴定所用的 /01.溶液的毫升数。原加盐酸的毫升数（!"）减去耗用 /01.溶液的毫 升数，就是到预定 4.值时原砂的需酸量。 报告需酸量时，应同时报告回滴定的目标 -.值。对于树脂砂用的原砂，目标 -. 值通常取 2 ’"。 七、我国一些重要的天然硅砂产地 我国一些重要的天然硅砂的产地及产品的基本特点，见表 2 5 ( 5 ("。 表 2 5 ( 5 (" 一些重要的天然硅砂产地及产品的基本特点 产 地 生产企业 6+1$ 大致含量 （7）! 原砂基本颗粒形状 备 注 内蒙古哲里木盟 通辽市大林型砂厂 8$ ! 巴胡塔砂矿 8$ ! 伊胡塔砂矿 8( ! 大罕砂矿 8( ! 木里图砂矿 8( ! 甘旗卡砂矿 8( ! 门达砂矿 8( ! 衙门营砂矿 8( ! 白市砂矿 8( ! 属内蒙科尔沁矿床 (9 同属内蒙古哲里 木盟矽砂公司 $9 同属科尔沁矿床 内蒙伊克昭盟 达拉特旗砂厂 8: " 河北围场县 围场县硅砂开发公司 8" ! 属科尔沁矿床的延伸 河北张家口市 下花园铸造材料厂 8" ! 江西都昌县 都昌铸造型砂厂 8( "—! 江西湖口县 湖口县硅砂厂 8( "—! 江西星子县 星子县型砂厂 8( "—! 同属鄱阳湖沿岸矿床 福建东山县 梧龙硅砂矿 8: "—! 福建晋江 江县矿产建材公司 8" ; 83 "—! 海砂 ·2::· 第一章 铸造用原砂、黏结材料及辅助材料 易 铸 网 w w w . e a s y f o u n d r y . c o m 产 地 生产企业 !"#$ 大致含量 （%）! 原砂基本颗粒形状 备 注 福建平潭 平潭县砂厂 &’ ( &) !—" 海砂 福建长乐 文武砂型砂厂 &$ 湖南岳阳 兴旺硅砂矿 &* !—# 湖南长沙 长沙市硅砂矿 &* !—# 湖南永顺 永顺县型砂厂 &+ " 河南中牟县 郑庵砂厂 ,’ !—" 广东新会 新会天然硅砂厂 &+ !—# 广东斗门县 斗门县砂厂 &* ! 辽宁海域 海城硅砂矿 &+ !—# 辽宁金县 四十里堡砂厂 ,$ ! 甘肃皋兰县 皋兰县型砂厂 &$ 河南文昌县 文昌县硅砂矿 &+ ! 指质量分数，全书同。 第二节 黏结材料 一、铸造用黏土 黏土是铸造生产中广泛使用的一种黏结剂。根据其矿物组成不同，可分为普通 黏土和膨润土两类。 表 - . / . // 普通黏土和膨润土特性对比 特 性 普通黏土 膨 润 土 主要矿物组成 高岭石 01$#-·$!"#$·$2$# 01$#-·)!"#$·2$#·32$# 颗粒（"4） 较粗：直径 ’5- ( ’5) 较细：直径 ’5’$ ( ’5$ 吸水膨胀特性 小 大 加热体积变化 小 大 黏结性 小 大 熔化温度（6） /+*’ ( /77* /$’’ ( /-’’ ·)77· 第三篇 造型材料 易 铸 网 w w w . e a s y f o u n d r y . c o m （一）普通黏土 普通黏土俗称白泥，呈白色或灰白色。 表 ! " # " #$ 铸造用黏土分级（%&’!#(()—#))(） 按耐火度分级 按湿压强度分级 按干压强度分级 等级代号 耐火度 （*） 等级代号 湿压强度 （+,-） 等级代号 干压强度 （+,-） . 耐火度高 / #01( 0 ! / 0( / !( 2 0( 0( !( / 0(( / !(( 2 0(( 3 耐火度低 #!0( 2 #01( $ $( 2 !( $( $(( 2 !(( 注：混合料配制：标准砂 $(((4，黏土 $((4，水 #((56。干混 $578，湿混 1578。干压强度试样在 #1(* 9 0*保温 #:，在干燥器中冷却至室温后测定。 普通黏土的牌号以耐火度等级和强度等级表示，在强度等级中，前者为湿压强度 等级，后者为干压强度等级。例如：耐火度高的、湿压强度值为 !( 2 0(+,-、干压强度 值 / 0((+,-的普通黏土牌号为 ;. " ! " 0(。 （二）膨润土 膨润土主要由蒙脱石和黏土矿物质所组成，具有较大的吸水膨胀性、胶体分散 性、吸附性、离子交换性和湿态黏结性能。根据 %&’!#(()—#))(标准规定，按其主要 交换性阳离子的不同，铸造用膨润土可分为钠基膨润土和钙基膨润土，分别以 ,;-和 ,<-表示。钠基膨润土和钙基膨润土工艺性能的差别列于表 ! " # " #!。铸造用膨润 土按 =>值不同又可分为酸性和碱性两类，分别用 ?和 ’表示。铸造用膨润土按工艺 试样湿压强度和热湿拉强度分级见表 ! " # " #@。 表 ! " # " #! 钠基和钙基膨润土工艺性能 序 号 性 能 钠基膨润土 钙基膨润土 # 吸水膨胀，胶体分散性 大 中等 $ 型砂流动性 中等 好 ! 型砂韧性 好 中等 @ 湿压强度 稍低 高 0 热湿拉强度 高 较低 ·0AA· 第一章 铸造用原砂、黏结材料及辅助材料 易 铸 网 w w w . e a s y f o u n d r y . c o m 序 号 性 能 钠基膨润土 钙基膨润土 ! 干压强度 高 较低 " 抗膨胀缺陷能力 好 较低 # 落砂性 较差 好 表 $ % & % &’ 铸造用膨润土分级 按湿压强度值分级 按热湿拉强度值分级 等级代号 湿压强度值（()*） 等级代号 热湿拉强度值（()*） &+ , &++ -. , -/. " , "+ 0 &++ -+ , -/+ 0 -/. . , .+ 0 "+ &. , &/. 0 -/+ $ $+ 0 .+ . +/. 0 &/. 注：混合料配制：标准砂 -+++1，膨润土 &++1，干混 -234，加水 ’+25再混 #234，测紧实率，控制在 ’$6 0 ’"6。 目前开采的膨润土大多属钙基膨润土，为了满足工艺需要，采用活化处理方法将 钙基膨润土转变为钠基膨润土，通常采用 7*-89$ 作为活化剂。 膨润土的牌号以分类、分级代号顺序排列表示。例如湿压强度值 $+ 0 .+()*，热 湿拉强度值 +/. 0 &/.()*的酸性钙膨润土，其牌号为 )8*: % $ % .。 二、铸造用合成树脂 合成树脂是一种高分子量的化合物。主要化工原料是尿素、甲醛、苯酚及糠醇 等。铸造用合成树脂种类很多，按其化学结构可分为三类：呋喃树脂、酚醛树脂和酚 脲烷系列树脂等。铸造生产中，多按工艺应用情况分类：自硬法用树脂、壳型（芯）用 树脂、热芯盒法用树脂、冷芯盒法用树脂等。 （一）自硬法用树脂 在常温下，加入固化剂能自行硬化的合成树脂。按配用的固化剂种类不同，可分 为酸固化类呋喃树脂、酯固化类碱性酚醛树脂和酚脲烷系树脂。 &/ 酸固化呋喃树脂及配用固化剂 （&）呋喃树脂的分类、分级及主要指标：根据《铸造用自硬呋喃树脂》（;<=> ".-!— &??’）标准，呋喃树脂分类、分级和性能指标分别见表 $ % & % &.、表 $ % & % &!、表 $ % & % &"。 ·!""· 第三篇 造型材料 易 铸 网 w w w . e a s y f o u n d r y . c o m 表 ! " # " #$ 呋喃树脂按氮含量分类 （黏度、密度、%&，测得 ’()） 分类代号 类别名称 含氮量（*） 黏度（+,-·.） 密度（/01+!） %& 2 无氮树脂 !(3! !#(( #3#$ 4 #3’$ 53( 6 (3$ 7 低氮树脂 !(3! 4 ’3( !#(( #3#$ 4 #3’$ 53( 6 (3$ 8 中氮树脂 9 ’3( 4 $3( !#(( #3#$ 4 #3’$ 53( 6 (3$ : 高氮树脂 9 $3( 4 #!3$ !’(( #3#$ 4 #3’$ 53( 6 (3$ 表 ! " # " #; 呋喃树脂按试样抗拉强度分级 等级代号 工艺试样抗拉强度（<,-） 2 7 8 : 一 级 "(3= "#3! "’3’ "#3> 二 级 "(3$ "#3( "#3= "#3; 表 ! " # " #5 呋喃树脂按游离甲醛含量分级 等 级 代 号 游离甲醛含量（*） (?（一级） !(3? (=（二级） 9 (3? 4 (3= （’）呋喃树脂配用固化剂：呋喃（自硬型）树脂多用磺酸类固化剂（高氮树脂可用 磷酸固化）。根据化工行业标准《铸造树脂用磺酸固化剂》（&:0@ ’!?$—>’）规定，磺酸 固化剂的技术指标见表 ! " # " #=。 表 ! " # " #= 铸造用磺酸类固化剂性能指标 序号 项 目 ::(# :A(’ :A(! :A(? :B(5 :B(= :B(> # 密 度 （/01+!） #3’( 4 #3!( #3’( 4 #3!( #3’( 4 #3!( #3’( 4 #3?( #3’( 4 #3?( #3’( 4 #3?( ’ 黏 度 （’() 3+,-·.） #( 4 !( #( 4 !( #( 4 !( #$( 4 #=( #5( 4 ’(( ;( 4 =( ! 总酸度 （以 &’ AC? 计*） ’!3( 4 ’=3( ’’3( 4 ’?3( ’?3( 4 ’;3( #=3( 4 ’(3( ’$3( 4 ’53( ’>3( 4 !#3( ’?3$ 4 ’53$ ·555· 第一章 铸造用原砂、黏结材料及辅助材料 易 铸 网 w w w . e a s y f o u n d r y . c o m 序号 项 目 !!"# !$"% !$"& !$"’ !(") !("* !("+ ’ 游离硫酸（,） !)-" ’-" . /-" )-" . #"-" " . #-0 %-0 . ’-0 ’-0 . )-0 %-0 . ’-0 0 水不溶物（,） !"-# （&）选用：无氮树脂常用于铸钢件和重要铸铁件；中氮树脂多用于铸铁件；高氮树 脂可用于有色金属铸件。固化剂的规格根据操作环境温度、固化速度（可操作时间） 要求来选取，一般情况是：操作环境温度低，选用酸度值高些的规格；酸度值高，可增 加固化速度；增加固化剂用量，也可增加固化速度，但固化剂用量以控制在树脂量的 &0,以内为好。 % 1酯固化碱性酚醛树脂及配用固化剂 （#）碱性酚醛树脂的性能指标见表 & 2 # 2 #+。 表 & 2 # 2 #+ 碱性酚醛树脂性能指标 指标 类别 34 密 度 （%"5， 6789&） 黏 度 （%"5， 9:;·<） 游离酚 （,） 游离 甲醛 （,） 含固 量 （,） 保质期 （ = &"5） （>） 主 要 应 用 指标值 "#% #-&" !#0" !"-0 !"-0 !0" +" 铸钢、球铁 （%）配用固化剂为甘油醋酸酯，主要性能指标见表 & 2 # 2 %"。 表 & 2 # 2 %" 甘油醋酸酯性能指标 密 度 （%"5，6789&） 酯含量 （,） 游离酸含量 （,） 黏 度 （%"5，9:;·<） #-# . #-% "+* !"-% !0" （&）选用：碱性酚醛树脂所用固化剂不含硫、磷元素，硬化后仍保持一定热塑性， 对防止某些铸件缺陷有利，主要应用于铸钢和球墨铸铁铸造。配用固化剂甘油—醋 酸酯也必须根据使用环境和固化速度要求进行配置。 & 1酚脲烷自硬树脂 （#）酚脲烷自硬树脂的性能指标见表 & 2 # 2 %#。酚脲烷自硬树脂为三组分黏结 剂。即酚醛树脂、聚异氰酸酯和催化剂。 ·*))· 第三篇 造型材料 易 铸 网 w w w . e a s y f o u n d r y . c o m 表 ! " # " $# 酚脲烷自硬树脂性能指标 组分名称 密度 （$%&，’()*!） 黏度 （$%&，*+,·-） 游离 甲醛（.） 异氰 酸根（.） 贮存期 （#/ 0 !%&，1） 外 观 含羟基酚 醛树脂 #2%/ 3 %2%/ !4/% !%25 #6% 黄色透 明体 聚异氰酸酯 #2#% 3 %2%/ !$%% $! 0 $5 #6% 深褐色 透明液体 （$）酚脲烷自硬树脂砂用催化剂为胺或金属催干剂。 （!）选用：可使用时间与起模时间比高达 % 78/ 0 %76%；型砂固化速度极快，在可使 用时间内流动性一直很好；无污染环境产物；可用射芯机高速制芯；制成砂芯后即可 浇注。 （二）壳型（芯）砂用衬脂 壳型（芯）砂用树脂属热塑性固体酚醛树脂，是由苯酚和甲醛以酸作催化剂合成 的高分子化合物。根据《铸造用壳型（芯）酚醛树脂》（9:; !<%%/—6<）标准规定，其性 能指标见表 ! " # " $$。 表 ! " # " $$ 壳型（芯）酚醛树脂性能指标 指标 序号 指 标 牌号及指标 +=—<% +=—##% # 软化点（&） 8/ 0 <% <# 0 ##% $ 聚合速度（-） !/ 0 5% #%% 0 #4% ! 游离酚（.） > 8 > 4 4 流动性（**） 4/ 0 6/ 4/ 0 6/ / 覆膜砂熔点（&） ?@）［也有的用二甲基乙胺（;9?@）］。所用载 体有空气、二氧化碳和氮气。因空气与三乙胺混合易爆炸，故多用氮气（必须脱水）。 ·’1(· 第三篇 造型材料 易 铸 网 w w w . e a s y f o u n d r y . c o m 三、铸造用水玻璃 水玻璃亦称硅酸盐粘结刘，俗称泡花碱。硅酸盐的品种浩繁，能溶于水的有钠系 硅酸盐、钾系硅酸盐、锂系硅酸盐和季铵系硅酸盐。后两种价格昂贵，目前尚不可能 作为型砂的粘结剂。钾系硅酸盐虽在一定的程度上有实用价值，但也比钠系硅酸盐 贵得多。因此，铸造工业中用作粘结剂的水玻璃，如无特别说明，都是钠系硅酸盐，即 钠水玻璃。 （一）水玻璃的组成 钠水玻璃是由 !"#$和 %&$# 为主要组成物的多种化合物的水溶液，是非常复杂 的混合物。常用的水玻璃中，固体含量在 ’() * +()之间，其余为水。固体物质中 %&$# 与 !"#$的质（重）量比在 # ,( * ’ ,-之间，并含有少量杂质。水玻璃呈碱性，./值 在 0( * 01之间。 水玻璃的组成是非常复杂的，尽管它是广泛应用的工业材料，且有一百多年的历 史，但到目前为止，对其实际组成还没有十分清楚。 02 无水硅酸钠 为了了解水玻璃，先从无水 !"#$ 3 %&$# 相图（图 ’ 3 0 3 0）入手。 图 ’ 3 0 3 0对于制备水玻璃和了解其在高温下的状况是有益的，对于判断水玻 璃的组成则是不够的。据研究，无水硅酸钠有表 ’ 3 0 3 #+中所列的 +种。 图 ’ 3 0 3 0 无水 !"#$ 3 %&$# 二元相图 !—!"#$，!—#!"#$·’%&$#，"—!"#$·%&$# #—!"#$·#%&$#，454—方正英，44—鳞石英， 445—石英，!—液相 ·067· 第一章 铸造用原砂、黏结材料及辅助材料 易 铸 网 w w w . e a s y f o u n d r y . c o m 表 ! " # " $% 几种无水硅酸钠 名称 分子式 &’($ )*+$(